CN104865026B - 聚乙烯阀门密封性室温低压试验方法 - Google Patents

Abstract

一种聚乙烯阀门密封性能室温低压试验方法。在确认阀门端面可靠密封和试验台气路无泄漏的前提下，以室内空气作为试验介质，利用试验台自备的闭环控制系统为阀门试验腔体和标准缸进行自动加压到试验标准压力。利用温度传感器和差压传感器，同步检测阀门试验腔体和标准缸内试验气体的温度和两者间压差变化，获取加压试验时段或泄漏报警前时段的全部二维数据，送入单片机系统进行互相关分析。依据无泄漏充分必要条件：同一时间轴上介质温差和压差的拟合曲线上任意点都有相同的变化梯度，任一时刻的温度和压力值都具有单一的比例关系，按单位时间内一定的压差降梯度值给出阀门密封性能判定。本方法无恒温环境要求，具有高分辨力、快速高效等特点。

Description

聚乙烯阀门密封性室温低压试验方法

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯（PE）阀门密封性能室温低压试验方法，包含试验介质获取、二维数据同步采集及相关分析、密封性评价准则。

背景技术

相关标准要求对PE阀门必须进行液体或气体介质下的低压和高压试验，以检查其密封性能，其中气体介质低压试验要求在恒温恒压条件下试验24小时。现行低压试验，在PE阀门受试腔体加压后，多采用U形管观测压力变化判断阀门的密封性。当采用传感器检测方法获取压力变化并分析其密封性时，要求检测系统能够可靠地分辨帕（Pa）级气压变化，而试验气体介质本身的温度波动带来压力变化可能与气体泄漏造成的压力降是同量级的，这将可能直接导致阀门密封性试验结论的误判。因此，试验要求在恒温环境下进行。

对于应用于易爆流体传输的PE阀门，具有高密封性要求，生产厂家必须进行产品全检试验。由于单个产品低压试验周期长，低效率、高运行成本等一系列问题，必然成为制约生产厂家实施产品全检试验的瓶颈。即使高投入下建有恒温实验室，仍不可避免地会有室内环境温度、气压波动等因素，影响试验结果。

本发明旨在提出一种不需要严格恒温环境，利用试验气体介质的温度压力相关性，综合分析判断阀门密封性的方法。

发明内容

本发明的目的：提出一种不需要严格恒温或直接在室温环境下，可较短时间内完成PE阀门低压密封性能试验的方法，解决PE阀门产品全检要求下试验周期长、效率低、成本高的问题。

本发明的技术方案：一种聚乙烯阀门密封性能室温低压试验方法，包括试验介质获取、介质状态参数检测、二维数据相关分析及密封性判据等。

a.以室内空气作为试验介质，利用试验台自备的可设置给定值的闭环控制自动加压系统，为阀门试验腔体和标准缸体加压到试验标准压力。

b.利用差压传感器采集被加压阀门受试腔体和标准缸体之间的差压值（差压法），利用温度传感器同步检测两个腔体中试验气体的温度差，获取加压试验时段或泄漏报警前时段的全部二维数据。

c.由试验气体介质压力差和温度差的二维数据分析，得出阀门无泄漏的充要条件判据：同一时间轴上介质温度差和压力差的拟合曲线上，任意点都有相同的变化梯度；任一时刻的温度和压力值都具有单一的比例关系。

d.如果试验设备无标准缸体，即直接以压力传感器和温度传感器采集试验腔体内的压力和温度（直压法），应同步采集室内环境压力和温度进行校准。具体地说，当采用直压法测量阀门受试腔体压力值，得到压力降特性后，应综合同步采集到的室内环境压力和温度变化特性进行泄漏判断。无论采用差压法还是直压法获取二维数据，允许的数值误差由试验台的设计制造条件而确定，一般差压法精度等级将高于直压法。

进一步地，本发明实验方法具体为：一种聚乙烯阀门密封性能室温低压试验方法，包含试验介质获取、介质状态参数检测、二维数据相关分析及密封性判据。其特征是：

a. 在确认阀门端面可靠密封的前提下，以室内空气作为试验介质，利用试验台自备的、可设置给定值的、带压力传感器作为检测闭环的自动加压系统，为阀门试验腔体和标准缸加压到试验标准压力；

b. 利用差压传感器和温度传感器，同步采集被加压阀门的受试腔体和标准缸体间的压差和温度差，获取加压试验时段或泄漏报警前时段的全部压差、温差二维数据，送入单片机系统进行互相关分析；

c. 阀门无泄漏的充分必要条件：同一时间轴上介质温差和压差的拟合曲线上，任意点都有相同的变化梯度；任一时刻的温度和压力值都具有单一的比例关系,允许的数值误差由试验台给出,泄漏判定按单位时间内一定的压差降梯度值给出。

为提高差压法中差压传感器的数据采集精度，阀门受试腔体与标准缸容积差限定在一定范围内，并用同类材质制作标准缸以保持传热条件一致。

本发明的有益效果：采用试验台自备自动加压系统获取试验介质，避免从空压机或压力气体储气罐获取试验介质时，因压力降造成受试腔体加压初期的试验介质温度明显低于室温，可以减少试验介质温度与室温的平衡时间，进而可缩短过渡过程，减少整体试验时间。同步采集试验介质的温度、压力参数，并在特定容积条件下依据温度（差）与压力（差）的相关性，分析阀门密封性能，解决了单纯以压力降分析阀门密封性能要求必须有恒温条件的问题。当建立起微泄漏与时间的关系模型后，依靠数据分析可以实现在较短时间内准确判定阀门产品的密封性能，这在企业批量生产阀门并要求全检其密封性能时，具有快速、节能、增效的特殊意义。本发明还因可实现自动数据采集和基于软件数据库的数据处理分析，可为生产企业实施产品质量控制和质量溯源创造条件。

附图说明

图1是本发明中试验台测控系统构成简易示意图。图中，1—受试阀门，2—标准缸，3—差压传感器，4—温度传感器，5—信号调理模块，6—单片机系统，7—计算机接口，8—触摸式显示屏，9—电动气泵，10—压力传感器，11—电动气阀。

具体实施方式

按图1所示，单片机系统按试验给定压力要求，通过电动气泵（9）为阀门（1）试验腔体和标准缸（2）同时打压，压力传感器（10）获取打压实际压力值后，单片机系统比较其与给定压力的差值，在特定加压算法控制下，实现阀门（1）腔体的快速加压。这种在大气压力基础上使阀门（1）试验腔体和标准缸（2）内的气体增压，可能同时伴随着气体微小的升温。

加压完成电动气阀（11）立即切断被测阀门（1）和标准缸（2）之间的气路通道，差压传感器（3）与温度传感器（4）开始采集阀门（1）与标准缸（2）之间的压差和温度数据。在一个很短的时间段，压力传感器（10）一般可以采集到阀门（1）受试腔体中一个很小的压力降波动，之后趋于稳定。差压传感器（3）因同源气体的平衡关系基本看不到信号波动。对于一个密封性能合格的产品，在数分钟的试验时间内，压力平衡关系将维持到试验结束。

差压传感器（3）信号取自阀门（1）试验腔体和标准缸（2）。标准缸（2）一般固定在试验台上不变，但阀门（1）可能有多种规格尺寸，这就意味着阀门（1）试验腔体和标准缸（2）的容积大小、传热条件无法完全保持一致。在进行24小时试验时，室内温差波动可能很大，势必造成差压传感器（3）、压力传感器（10）的数据出现较大变化，并且这种变化足以突破常规的密封性能判定条件。

在单片机系统（6）的协同下，差压传感器（3）和温度传感器（4）可同步采集到与阀门（1）试验腔体内气体介质关联的压差和温差二维数据。按容积、温度、压力三者的相关性原理，在容积不变情况下，温度和压力具有正比关系。当试验介质的压力波动与温度波动规律一致时，可视为试验介质无损失，否则，可判定试验介质有泄漏。因此可建立起阀门（1）泄漏判据：同一时间轴上介质温差和压差的拟合曲线上，任意点都有相同的变化梯度；任一时刻的温差和压差值都具有单一的比例关系。泄漏判定按单位时间内一定的压差降梯度值给出。

以上实施方式，都需满足一个前提条件：即阀门（1）端面密封可靠，阀门（1）内部无挥发性介质，试验台中全部气管、管接头、部件等确保严格密封。

Claims (3)

1.一种聚乙烯阀门密封性能室温低压试验方法，包含试验介质获取、介质状态参数检测、二维数据相关分析及密封性判据，其特征是：

a.在确认阀门（1）端面可靠密封的前提下，以室内空气作为试验介质，利用试验台自备的、可设置给定值的、带压力传感器（10）作为检测闭环的自动加压系统，为阀门（1）试验腔体和标准缸（2）加压到试验标准压力；

b.利用差压传感器（3）和温度传感器（4），同步采集被加压阀门（1）的受试腔体和标准缸体（2）间的压差和温度差，获取加压试验时段或泄漏报警前时段的全部压差、温差二维数据，送入单片机系统（6）进行互相关分析；

c.阀门无泄漏的充分必要条件：同一时间轴上介质温差和压差的拟合曲线上，任意点都有相同的变化梯度；任一时刻的温度和压力值都具有单一的比例关系,允许的数值误差由试验台给出,泄漏判定按单位时间内一定的压差降梯度值给出。

2.如权利要求1所述聚乙烯阀门密封性能室温低压试验方法，其特征是：为提高差压法中差压传感器（3）的数据采集精度，阀门（1）受试腔体与标准缸（2）容积差限定在一定范围内，并用同类材质制作标准缸（2）以保持传热条件一致。

3.如权利要求1所述聚乙烯阀门密封性能室温低压试验方法，其特征是：当采用直压法测量阀门（1）受试腔体压力值，得到压力降特性后，综合同步采集到的室内环境压力和温度变化特性进行泄漏判断。